Программа интерфейса человек-компьютер (HMI)

Когда-то, давным-давно читал книжку по MS Windows 3.1 и прочёл слова: «оконный интерфейс». Странно, подумалось мне. Ведь в жизни, как инженеру, приходилось в основном работать с документацией и приборами. Документация состоит из листов, приборы имеют обычно лицевую панель, а окна тут причём?

Известно, как новички бояться нажать что-нибудь на экране компьютера,  а вдруг оно исчезнет. По мере работы и познания компьютера у человека постепенно приходит понимание виртуальности происходящего и страх загоняется в глубину. Но одновременно растёт возмущение недостатками этого варианта виртуального мира.

И вот, созрела идея создания своих правил интерфейса, которые как можно меньше отличаются от реального мира, что становиться возможным при появлении даже в массовых мобилках экранов с разрешением VGA и сенсорных экранов.

Геометрия и события

Геометрия и физика

Для отображения на экранах интерфейса человек-машина используются примитивы в виде двумерных рисунков, возможно, с прозрачными или полупрозрачными участками.

Рисунки рисуются в плоскости экрана с координатами X и Y. Рисунки могут накладываться друг на друга и имеют третью координату Z. Два рисунка могут иметь одинаковую координату Z, но тогда они не могут накладываться. Все рисунки могут изменять цвет, размер, могут вращаться, двигаться в плоскости XY и по оси  Z, становится прозрачнее, вплоть до невидимости и снова появляться.

Однако никакое действие с рисунками не может происходить мгновенно. Таким образом, поведение рисунков подобно куче листов бумаги на столе, что не отталкивает неподготовленного пользователя от компьютера и не запутывает его при работе. С рисунками не может произойти ничего неожиданного и неприятного, чего-либо такого, что нельзя было предвидеть или предугадать, чего-либо невозвратимого или сильно пугающего.

Интерфейс должен быть дружественным.

События и физика

При вводе информации со стороны человека желательно, что бы случайные прикосновения не вызывали особых воздействий, вернее, что бы они вызывали ожидаемые воздействия. Например, если пальцем коснуться листа на столе, ничего не происходит.

Если лист лежит, ничем не закрепленный, можно пальцем передвинуть лист, приложив определенные усилия, но двумя пальцами, взяв за угол листа легко можно перенести с места на место, или вытащить лист из-под кипы бумаг.

Стол сдвинуть нельзя.

Вот вращения можно сделать так: одним пальцем прижать там, где нужен центр вращения, другим вращать.

Однако, если в руках карандаш или кисточка, или банка с краской, можно написать, нарисовать или раскрасить. Если в руке резинка, можно стереть. Если в руках нет ничего, можно только нажать.

Есть ещё печатная машинка (принтер).  Напечатать можно, где попало на рисунке-листе, под любым углом, никаких полей ввода. Мы же пишем на бумаге как попало.

Не должно быть неожиданных  появлений объектов после событий, типа всплывающих окон или меню. Если Вы коснулись экрана, этот факт должен быть подкреплён рисованием «отпечатков» Ваших пальцев на экране, желательно полупрозрачных. Если Вы убрали пальцы, «отпечатки» «растают».

Если Вы двигаете лист А с координатой Z = 2 и рядом лежит ещё лист В с такой же координатой, Вы не сможете сдвинуть лист А дальше, лист В мешает, сначала уберите лист В в сторону, или двигайте лист А по другой траектории.

В описанном варианте интерфейса по вводу информации упоминаются некоторые кнопки. Но их присутствие, размеры и изображение необязательны. Человек может выбрать любой рисунок любого размера и даже поменять функционал. Например, резинка стирает только текст черного цвета или только буквы «А».

Программирование

Зачем всё это

Когда учился в вузе, была военка,  и там приходилось выучивать наизусть фразы, например: «Кран для слива топлива находится в передней левой нижней части заднего правого топливного бака».

Просто надоело мучиться в различных программах из-за недостатков интерфейса, надоело читать толстенные книжки с описанием интерфейсов различных программ. Вот скажите, где, условно говоря, в «Фотошопе» устанавливается язык документа или в «Ворде» кегль шрифта и разрядка в строке?

Как сдвинуть в третьем столбце пятый абзац на два пиксела влево в каждой зелёной странице сайта про мобилки, если используется популярная CMS?

А это зависит, какой шаблон вёрстки, какой браузер, какой… и т.д. Сущность то одна, как в старых Page Maker и Ventura Publisher – вёрстка.

Надоело делать по-разному и разными инструментами программы для локального и веб интерфейса, ведь даже Майкрософт теперь Сильверлайтит.

Надоело работать в не универсальном интерфейсе, где из-за недогадливого разработчика теряется производительность труда.

Надоели макросы в стиле «Екселя» с абсолютной адресацией.

Пользователь-профессионал (да и просто пользователь) ДОЛЖЕН иметь возможность допилить интерфейс под свои текущие потребности и аппаратную платформу и создать групповую обработку, если нужно. Авторы программ просто не могут (или не хотят) предусмотреть все насущные потребности пользователей.

Как это сделать

Мир сделан из атомов, которых в таблице Менделеева меньше 300 штук. Для 99,99% программ обычно хватает с пару десятков стандартных элементов ввода-вывода информации с учётом вышеописанных возможностей. Каждый элемент имеет спецификацию входов-выходов.

А вот внешний вид определяет пользователь. Правда, большинство входов-выходов элемента имеют значение по умолчанию. Например, название текущего шрифта и код прозрачного цвета.

Передача и приём информации от и к интерфейсу происходит, скажем, по TCP/IP, таким образом, веб- и локальная реализации интерфейса  теряют различия. Благодаря этому разные части программы необязательно работают на одном компьютере, а работающие на одном компьютере необязательно в одной программе или процессе или нитке, и не обязательно на одном процессоре. К тому же появляется возможность на лету переключать интерфейс к другому адресату.

В частных беседах обычно говорят, что заказчик всё равно придумает что-то такое, что не возможно реализовать из стандартного конструктора Лего. Не думаю, что подход фреймворка не подходит для интерфейса  между компьютером и человеком. Ведь как-то можно любое здание сделать из кирпичей и плит, и проложить в здании сеть 220 вольт из стандартных проводов, коробок и т.д.

Разве программисты хуже архитекторов или электриков?

Интерфейс в текстовой форме

Для одной программы, но для различных работ, возможно, кому-то нужен разный интерфейс, так же как на дрели можно менять сверло.

Поскольку спецификации интерфейса открыты, каждый пользователь легко сможет скорректировать интерфейс под свои нужды. Например, добавить лампочку или кнопку или изменить значения по умолчанию и т.д.

Проще всего это реализуется в текстовой форме, где и указывается состав и координаты элементов интерфейса и ссылки на необходимые графические ресурсы, а так же подключение входов-выходов передачи-приёма информации.

Это же уже давно изобретено!

Вот что странно,  есть например популярнейшая программа LabView, но запись даже для компонентов интерфейса проекта сделана у неё в проприетарном формате. Наверное, это неудобно, но точно так же обстоит дело со многими популярными программами.

А вот HTML и CSS вроде бы открытые стандарты. Но позвольте заметить, HTML – язык ТЕКСТОВОЙ разметки. Его неоднозначность и чрезмерная усложнённость, как следствие сложность реализации приводит к ноченеспанию, красноглазию и паутинопрограммам. А про отличия IE и других браузеров между собой можно и не вспоминать.

В предлагаемой редакции чтение и интерпретация собственно текста интерфейса не вызывает сложности, получается около 500 строк на С++ или Java. Заметим, что место расположения файла текста с содержимым интерфейса неважно.

Вот реализовать описанную физику сложнее. Но, однако, как говаривал известный персонаж, процесс пошёл. Кстати, подробности реализации физики можно наращивать и развивать, практически без изменения формата файла с текстом интерфейса.

А как же программирование на стороне клиента?

Конечно, JS даёт гораздо большие возможности, но они не нужны. Нужно только то, что описано про «Геометрию и События» и ничего больше.

Поясню. Дело в том, что для физического описания механики любых предметов достаточно координат и скоростей с массой. Ну,  для простоты считаем, что предметы абсолютно жёсткие и, скажем, нет трения. К тому же предметы могут уйти за пределы экрана, но не мгновенно.

Главное, волшебно появится или исчезнуть они не могут, как следствие закона сохранения энергии. Правда, они могут стать прозрачными, но, опять же, не мгновенно.

Закон сохранения говорит о том, что проблем с «чистильщиком памяти» нет, потому что он не нужен для интерфейса. При старте создаётся «вселенная» данного интерфейса, один раз выделяется память и всё.

Почувствуйте себя творцом.

Но мне нужен Арканоид!

А как же без программирования поведения предметов интерфейса?

Хотелось бы ещё рассказать про:

память,

быстродействие,

многозадачность,

многопроцессорность,

многоплатформенность,

облачные вычисления,

горячие клавиши,

обработку ошибок,

как это всё прикрутить к чему-нибудь.

Но для одного раза и так многовато.

Кому интересно, вопросы задавайте по hebrehebr@gmail.com

До свиданья.